壳聚糖基载药复合抗菌超细纤维膜的制备方法
项目背景：
随着全球人口老龄化加剧和肥胖症患病率的增加，加剧了非愈合性腿部溃疡、糖尿病足和褥疮(压疮)等慢性伤口的发生率。传统敷料在治疗这类慢性伤口上的功效微乎甚微，给患者的身体和精神上带来了极大的痛苦。慢性和复杂伤口由于很难治愈，伤口感染率高，严重者甚至导致死亡、截肢等并发症，被看做是全球医疗领域面临的巨大挑战。高端敷料的出现无疑给患有慢性伤口的患者带来治愈和减轻痛苦的希望。目前高端敷料主要包括水胶体敷料、泡沫敷料、海藻酸敷料、水凝胶敷料以及含银敷料等。尽管高端敷料能够避免传统敷料性能的单一性，但其却无法满足抗菌、保湿、护创、促愈等伤口治疗的多种要求。大部分新型敷料虽然能为创面创造湿润的微环境，但本身并不含抗菌成分，无法抵抗外界微生物入侵伤口。使用负载抗菌剂的医用敷料是预防创面发生侵袭性感染的重要措施之一，可以充分降低伤口感染，促进伤口愈合。目前，用于负载的抗菌剂主要包括有机抗菌剂、无机抗菌剂和抗生素等。
公开号CN102074703A 的专利公开了一种含银纤维的抗菌伤口敷料，这种敷料能够持续地释放银离子，提供长期有效的抗菌功能；公开号CN101297976A 的专利制备了一种银/壳聚糖抗菌型纳米纤维膜，经抗菌测试，该纤维膜24 小时后对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等还具有较高的致死率。
公开号CN102392347A 的专利介绍了一种含银水凝胶作为芯层，普通长丝作为壳层的复合纤维的制备方法，以期解决目前纳米银暴露在空气中易被氧化、处于内部易被封闭的问题。
公开号CN101062426A 的专利公开了以壳聚糖/聚乙烯醇/水溶性抗菌药物为原料，采用静电纺丝制备生物敷料的方法，其中聚乙烯醇的应用受其分子量和聚合度的影响，对组织产生不同程度的毒性，此外，其自身对于细菌的抑制性尚有待于进一步证实。
公开号CN102266582A 的专利公开了载有药物的可生物降解纳米纤维医用敷料的制备方法，采用多孔纳米纤维膜浸泡在治疗性药物溶液中的方法，制得的敷料能够吸收组织渗出液、保持创伤周围的湿润，并具有抗菌、止血，有利于创面组织生长和再生的优点。
技术创新点：
1)本发明通过静电纺丝方法制得的载药纳米纤维膜，具有广谱、高效的抗菌作用，并且能够均匀、稳定的释放。2) 静电纺丝方法制得的载药超细纤维膜，能有效增大药剂的表面积，利用超细纤维高的孔隙率，均匀的孔径，药物可以缓慢持续的释放，使药物能够充分地被人体吸收，无需频繁给药，即可保持药物的作用效果，降低了药物的毒副作用。3) 载药纤维膜材以壳聚糖为载体，壳聚糖本身具有广谱抗菌、止血、吸收渗出液、愈创，以及良好的生物相容性和生物可降解性，用作敷料时可与抗菌药物协同抗菌，形成复合型抗菌效果。还可根据需要设计不同载药量的敷料用于不同程度的创面治疗，有效地促进伤口愈合。4) 超细纤维膜柔软易于与皮肤贴合，具有良好的柔韧性，使用创面敷料时，可根据伤口的大小进行裁剪，减轻敷料对创面组织的刺激作用。同时，也可以防止创面粘连，避免二次创伤的产生。5) 本发明采用的壳聚糖是一种天然材料，来源广泛，价廉易得，环保可生物降解，可以减少医疗废物的产生。
技术的成熟度：
成熟阶段：小试。
技术的实用性和适用领域：
实用性：本发明的目的是提出一种以壳聚糖为载体负载有机抗菌药复合超细纤维膜的制备方法。基于静电纺丝成膜技术，利用壳聚糖作为载药体系，降低了药物在载体中的扩散速度，延长了释放时间，使得药物在人体伤口处逐级释放，可以在较长时间内维持伤口处有效的药物浓度。无需频繁给药，即可保持药物的作用效果，同时避免了药物“突释”现象的产生，还可以调节药物的释放速度与释放时间。
适用领域：本发明属于复合纳米纤维创伤敷料的制备技术领域，具体涉及一种医用敷料用抗菌超细纤维膜及其制备方法。
高强多孔石墨烯纤维
项目背景：
目前面向消费者的电子产品如手机、电子手表、蓝牙耳机，以及医疗健康、运动器械，以及健康/运动监测器如电子血压计、心率带等，正朝着多功能化、智能化、柔性甚至可穿戴的方向发展。传统的电容器和锂离子电池体积大、柔性差，已经无法满足这些领域的应用需求，因此迫切需要柔性化、微型化的高效电池和电容器来提供持久的能源供应。石墨烯纤维是由石墨烯纳米片有序堆积形成的一种新型高性能纤维，继承了石墨烯优异的力学、电学和电化学性能以及良好的柔性，因此非常适合用于制备纤维状柔性超级电容器。
技术创新点：
采用非液晶纺丝法制备了高强多孔石墨烯纤维，纤维强度达208 MPa，比表面积达419 m2 g-1，电导率达15.3 S cm-1，由石墨烯纤维构建的柔性超级电容器的比电容达到185 F g-1 (226 F cm-3，78.7 mF cm-2)，在0°~180°之间弯曲循环1000 次后，比容量仍然保持91%，在功率密度为47.3 W kg-1(57.7 mW cm-3) 时，该柔性超级电容器的能量密度达到5.76 Wh kg-1 (7.03mWh cm-3)。
技术的成熟度：
目前已实现实验室小试。
技术的实用性和适用领域：
主要应用在柔性超级电容器、轻质导线、增强材料。
绿色环保型耐水解钛系聚酯催化剂
项目背景：
聚酯类材料，包括世界上产量最大的通用高分子聚对苯二甲酸乙二醇酯 （PET，2016 年近 5000 万吨），以及聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）等在纤维、 膜、工程塑料等方面具有广泛应用。催化剂是其合成中必不可少的重要原料，影 响其性质和应用。 目前，锑系催化剂在聚酯行业占主导地位，但锑系催化剂还存在一些明显的 缺点，锑化合物本身具毒性，在天然产物中又与砷共存，研究表明三氧化二锑能 导致白血病；将含有锑的废水排入河流湖泊内，会造成富营养化，使水质质量下 降；环保方面，含锑的乙二醇残液必须要处理，锑在织物染色工序中会被浸取出 来造成对工艺水的污染。因此，无锑催化剂的研发及应用成为科研和产业界研发 的重点和热点，其中钛系催化剂是重点，目前在市场上已得到推广应用的有乙二 醇钛、石化系统研发的引入 P、S、N 等杂化成分的液态钛系催化剂，但这些催化剂仍存在催化活性偏高致使树脂色相偏黄、不耐水解而活性不稳定等缺点， 使得它们难以大面积取代锑系催化剂。
技术创新点：
聚酯树脂及其材料（纤维/塑料/薄膜等）的生产加工是我国国民经济的支柱，目前该领域存在两大难题：1）PET 合成用重金属锑系催化剂的替代；2）PBT 生产加工中钛系催化剂（钛酸正丁酯）的水解问题；绿色环保、人体安全的钛系催化剂为研究重点和热点。
本研究组已自主开发了单组分微纳尺度片状钛系聚酯催化剂（NS-Ti- Catalyst）及其应用技术（专利授权号：ZL201310002137.6），其特点：1）热水处理结构不变化，耐水解稳定性优异；2）纳米尺度，尺寸可控且在乙二醇等醇类物质中分散性好；3）酯缩聚催化活性高且可控，PET 树脂色相与中石化系统钛系催化剂相当，PBT 树脂（20L 反应釜）优于生产装置（数据来源于行业专业研究机构）。
技术的成熟度：
钛系有机无机杂化纳米酯缩聚催化剂（NS-Ti-Catalyst）在上海市自然科学基金和纤维材料 改性国家重点实验室主任基金的资助下已先后在1L、8L 反应釜上实现逐步放大制备，并已在20L 聚酯反应釜上进行了PET 和 PBT 合成的应用性能评价，取得积极进展。在间歇式PET 生产线上试用取得积极开端，正在谋求催化剂中试放大和产业化应用。
技术的实用性和适用领域：
1）放大生产可行性高且生产成本具有竞争力：工艺绿色，溶剂能回收利用，环保问题小甚至可无环保问题。
2）纳米尺度、尺寸可控且在单体乙二醇（EG）中分散稳定性优异。
3）耐水解稳定性优异：XRD 和 FTIR研究表明，热水处理前后其结晶结构和特征基团都没有太大的变化，可避免酯化过程中的水解对其催化活性和聚酯生产过程的影响。其在 PBT 工业中的应用尤为值得期待，可解决 PBT 工业 存在的难题：目前所用催化剂钛酸正丁酯易水解，在工业生产中带来釜壁结垢， 影响树脂质量并需定期停机清理，以及副产物 THF 的纯度问题，目前尚无可替代催化剂。本课题组自制的钛系纳米催化剂能够耐水解，其树脂色度 b 值和亮度 L 值（20L 反应釜）均优于钛酸正丁酯催化剂。已实验验证 该催化剂在水煮后催化活性无变化。
4）酯缩聚催化活性高且可控，合成的 PET 树脂色度 b值可与锑系催化剂相当，且亮度 L 值明显提高。该树脂可用于制备高品质光学膜。
一种实验室用高能振动清洗机
项目背景：
在对织物染整或真丝织物脱胶等实验研究过程中，为了除去织物浮色、残余整理剂或织物表面的丝胶，均需要对织物进行深度清洗处理。但是，通常实验研究用的织物尺寸较小，采用手工揉搓清洗的方法，无法保证织物各部位所受的作用力是均匀一致的，且实验的重复性较差；如若揉搓用力过大，易造成织物损伤；若揉搓用力过小，则无法达到对织物彻底清洗的效果。另外手工清洗还可能引入外源物质。若对紧密结构的织物采用一般的染色机振荡清洗，其清洗力度有限，无法深度清洁。
技术创新点：
1）在普通超声波清洗机的基础上，增加了带有电磁线圈的清洗头，在夹持待洗织物的同时，对织物施加额外的微振动，增强织物的清洗效果。
2）可高效、深度清洗实验室研究用的织物小样，且对织物各部位的清洗作用均匀。从而使试样清洗过程中各部位受到均匀的清洗作用力，提高实验的重复性，避免织物损伤和外源物质的引入。
3）超声波的频率和电磁线圈夹头的振动强度均可调，同时配合不同温度和清洗溶剂对织物清洗效果进行定量研究。
技术的成熟度：
小试阶段。
技术的实用性和适用领域：
实用性：本实用新型的目的是提供一种清洗强度可调，方便清洗实验室研究用织物小样的高能振动清洗机。
适用领域：本实用新型涉及一种实验室用高能振动清洗机，属于纺织织物后整理领域。
有机无机杂化阻燃聚酰胺6 纤维的关键技术研发
项目背景：
目前，国内外所开发的适用于PA6 的阻燃剂已达十余种，主要有卤系、磷系、氮系和无机阻燃剂。他们的阻燃机理各不相同，长期以来，经过对各种阻燃剂体系的研究，至今被大家确认的阻燃机理有：气相阻燃机理、凝聚相阻燃机理和中断热交换阻燃机理。氮系阻燃剂（ N-FR）与PA6 有相似的化学组成，受热时分解成NH3、N2、NO、 NO2、CO2 等不燃气体稀释可燃气体起到阻燃的作用，主要是气相阻燃机理，分解产物无毒或低毒，与阻燃剂向高效环保方向发展的趋势相符合，并且N-FR 与PA6 具有较好的相容性，是已知最适合PA6 的阻燃体系之一。
技术创新点：
1）针对阻燃剂与 PA6 两相相容性及载入量的问题，结合 PA6 富含酰胺键的极性特征，利用“相似相容”原理及 HNTs 和石墨烯的凝聚相阻燃机理，应用化学结构设计，合成极性多维纳米杂化材料，并揭示该结构与PA6 的相容性、对复合材料阻燃性能的影响规律。
2）为避免单一燃烧模式评价存在的局限性，基于 HNTs 的凝聚相阻燃作用，引入富含酰胺键、以气相阻燃为主要作用的三聚氰胺氰尿酸盐（MCA），熔融共混法制备兼具阻燃性能和力学性能的 PA6/MCA/HNTs 三元复合体系。
3）凝聚相-气相共同作用为 PA6 阻燃的有效协同机制，为避免 MCA 与 HNTs 的添加量较高而导致的加工形式受限问题，结合氨基磺酸铵（AS）兼具两相作用的结构特性，以及 Zr P 二维材料的催化成炭（凝聚相增强）作用，构筑 AS/Zr P杂化填料体系，为制备低添加、高阻燃性 PA6 复合材料及纤维成型提供研究思路。
4）在兼具凝聚相与气相阻燃特性的 AS 体系中引入季戊四醇磷酸酯（PEPA），获得局部化学键合的 PA6 三元复合材料体系。利用 PEPA 的凝聚相增强作用以及与AS 共同作用时的气相增强作用，实现同阻燃性时添加量的进一步降低，此外通过在高温剪切作用下AS 与PEPA 发生一定增容来减少第三相在PA6 纤维中的“拉伸迁移”，改善纤维力学性能，阻燃纤维织物的耐水洗性能优异。
技术的实用性和适用领域：
通过本项目的研究发现，对于协同阻燃体系，在基体中分散越均匀，炭层的覆盖率、致密性、厚度越大，则协同阻燃效果越好。另外通过气相作用阻燃剂的结构和组成的优化可提高复合材料的综合性能，本项目所研发的协同聚酰胺阻燃复合材料在低阻燃剂添加量即能获得优良的阻燃性能与力学性能，并可实现材料的纤维连续化成型，所制备的纤维织物耐水洗性能佳，能满足后续生产和服用要求，具有优良的实用价值。本项目产品在工业化生产后，有望获得性能优异的阻燃聚酰胺织物，可以满足汽车、电子/电器、地毯装饰等对阻燃要求较高的领域。使其得到广泛的应用，降低火灾发生概率，造福社会与人民。
原位聚合成纤用功能聚酯及纤维
项目背景：
目前阻燃聚酯纤维及纺织品主要是采用添加型或反应型磷系及卤系阻燃剂，传统的阻燃聚酯纤维采用的是在酯交换或缩聚阶段加入反应型阻燃剂进行共缩聚，进而纺制成阻燃聚酯纤维，其具有开发成本高，对聚酯的性能影响较大等缺点。此外，再生聚酯由于其特殊性，在阻燃再生聚酯母粒的制备中不能采用共聚法，而采用添加卤系或磷系阻燃剂法会导致材料机械性能急剧恶化、后续加工稳定性不高以及引起一些环境问题等。20 世纪80 年代末及90 年代初兴起的聚合物/无机物纳米复合材料开辟了阻燃高分子材料的新途径，纳米阻燃体系主要包括：无机纳米粒子阻燃体系、有机－无机纳米协同阻燃体系，其最大优点是低添加量即能显著提高材料的热稳定性、阻燃性、耐熔滴性以及机械性能。
技术创新点：
1）根据不同无机纳米功能材料的特性，对无机纳米阻燃剂进行复合和表面改性，开发无机功能纳米粒子与功能有机材料间的多元杂化技术，发挥协同效应，制备兼具阻燃性、抗菌性、可纺性于一体的高分散纳米复合聚酯。
2）根据自主研制的纳米复合聚酯切片，设计、制造适合于阻燃、抗菌、纤维纺丝的喷丝板，研发相适应的纺丝和牵伸工艺。
3）通过轧-烘-焙工艺或涂层工艺等工艺技术制备阻燃、抗菌等多功能聚酯纤维纺织品，工艺流程简单、可行，具有明显的节能减排、低碳环保特征。
4）实现“纳米材料－纳米复合聚酯－纳米复合多功能纤维－下游应用终端产品”整个产业链的有机结合以及规模化、低成本、绿色加工。
技术的成熟度：
本项目研究紧密结合PET 在应用于加工过程中存在的问题，依据PET加工流程，以低粘度、稀流体为分散介质通过原位聚合的方式提高纳米材料在PET 基体中的分散性，降低功能纳米粒子的添加量，增强其功能效能，提升复合纤维的功能及可加工性，实现了低成本抗菌PET 纤维的连续化加工，并能满足后续生产和服用要求。
1）通过对功能材料进行有效的筛选，选择具有性能稳定，利于分散的磷酸锆负载银复合抗菌材料作为功能抗菌剂，改材料通过离子交换的方式制备而成，具有性能稳定，功能持久，加工不变色的特点，可提升复合功能纤维的成纤性，增加复合纤维的抗菌能力，纤维力学性能可达3.8 cN/dtex，抗菌率高达99%。
2）为进一步解决复合纤维具有抗菌、阻燃等多功能，利用聚合及加工体系，引入阻燃功能材料进一步发改善复合纤维的阻燃性能，在阻燃材料添加量为7 wt%时，复合纤维的LOI 值提高到 31 %。正在复合纤维体系中，具有抗菌性能的抗菌材料与阻燃材料，二者可以发挥协效阻燃作用，进一步提高复合纤维的阻燃性能。
3）优化纺丝工艺，通过对复合树脂纺丝工艺的调整，制备异形等差别化纤维，提高复合纤维的成纤性能，增加复合纤维的柔软性与舒适性。
技术的实用性和适用领域：
通过本项目的研究发现，对于复合功能纤维体系，功能材料在基体中分散越均匀，其抗菌、阻燃等效果越好。另外通过抗菌材料与阻燃材料的协效作用提高复合材料的综合性能，本项目所研发的抗菌在、阻燃复合材料在低添加量即能获得优良的性能与力学性能，并可实现材料的纤维连续化成型，所制备的纤维织物耐水洗性能佳，能满足后续生产和服用要求，具有优良的实用价值。本项目产品在工业化生产后，有望获得性能优异的复合功能织物，可以满足服装家纺、汽车、家电、地毯装饰等对阻燃抗菌要求较高的领域。使其得到广泛的应用，造福社会与人民。
